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科学家提出了一种新颖的可变刚度扑动机制的仿生水下机器人 ， 可以调整花梗的刚度并改变推力 。 这种拍动机制使用了一种受内骨骼启发的可调节刚度结构 ， 该结构是由作者先前开发的 。 研究人员提出了仿生可变刚度机构的制造过程 ， 并将可\u0015调刚度结构的修改版本嵌入机器人海豚的尾鳍中 。 可变刚度扑动装置的设计考虑了吸虫肌腱的位置和功能 ， 尽管没有明确的证据表明海豚可以改变身体或吸虫的刚度 。
为了分析从最柔韧条件到最硬条件的刚度变化量 ， 使用伪刚体模型对扑动装置的刚度进行建模 。 采用伪刚体模型是因为可变刚度扑动机构的弯曲行为被认为是大挠度 。 为了验证这一概念 ， 设计并制造了一个带有肌腱和两个伺服电机的可变刚度扑动装置 。 研究人员在改变以下参数的同时进行了实验：可变刚度扑动装置的刚度 ， 可变刚度扑动装置的振幅和振荡频率 。
结果表明 ， 扑动装置的刚度是主动控制的 ， 仅通过改变刚度条件 ， 可变刚度扑动装置的推力可以在一定频率下大约增加三倍 。 这种可变刚度扑动机制可用于提高使用顺应性的仿生水下机器人的效率 。 科学家介绍了仿生水下机器人的仿生可变刚度结构的概念和设计以及简单的静态模型 。 基本概念使用柔顺材料的特性；柔顺材料的刚度在压缩时会发生变化 。 可变刚度扑动机构的基本设计灵感来自内骨骼结构 ， 尤其是脊柱 。
为了确定肌腱的附着点 ， 考虑了海豚吸虫的解剖结构 。 这种可变刚度扑动机制可以应用于水平拍打尾或垂直拍打尾 ， 因为它采用了内骨骼结构 。 简单模型使用用于结构大挠度的伪刚体模型来分析可变刚度扑动机制 。 以前开发了一种新的可变刚度机制 ， 类似于内骨骼 ， 尤其是脊柱 。 这种机制利用了柔顺材料的一个基本特性：当柔顺材料被压缩时 ， 它的刚度会增加 。
利用这一特性 ， 刚性和柔顺部分交替排列 ， 根据生物学研究 ， 一条鱼可以改变其刚度 ， 从而为快速游泳产生更多动力研究人员的可变刚度机制基于脊椎动物的特征内骨骼结构 。 因此 ， 这种机制可以应用于仿生具有脊柱的水下机器人 ， 例如鱼或水生哺乳动物 。 这种结构可以改变其刚度 ， 而与扑动方向无关 。 肌腱穿过混合结构的中心并固定在结构的末端 。 当肌腱被拉动时 ， 变刚度结构被压缩 ， 轴向刚度增加 。
当肌腱被释放时 ， 轴向刚度降低 。 利用这一特性 ， 通过控制肌腱主动改变结构的刚度 。 该机构设计简单紧凑 ， 可变刚度机构的设计可以很容易地根据工况通过改变形状因子、刚性和柔顺节段之间的长度比或节段形状来改变 。 因此 ， 这种机制可以作为嵌入式结构应用于仿生水下机器人 。海豚可以使用尾鳍游泳、跳跃、站立甚至行走：侥幸 。 研究人员之所以考虑海豚的运动 ， 是因为海豚是脊椎动物 ， 可以通过一次振荡运动产生多种运动 。
【可变刚度扑动机构的基本设计灵感来自内骨骼结构，尤其是脊柱】尽管研究人员并不完全了解海豚的游泳、跳跃和行走机制 ， 但研究人员假设海豚可以像鱼一样改变其刚度以产生更大的推力 。 为了实现多重运动 ， 需要大量的推力 ， 因此推力最大化是一个关键问题 。 为了确定肌腱的附着点 ， 已经考虑了吸虫的解剖结构 。 吸虫和花序梗由由椎骨和椎间盘组成的脊柱组成 。 根据研究人员的说法 ， 外轴和下轴肌腱分别在吸虫振荡的上行和下行过程中产生张力 。
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